Elektrochemiczne starzenie się izolacji przekaźnika-wysokonapięciowego: w jaki sposób AgNi Bi-metalowy elektryczny srebrny styk zapewnia ochronę?

W obwodach prądu stałego-wysokonapięciowego w nowych pojazdach energetycznych i magazynach energii przerwy stykowe przekaźników wytrzymują setki do tysięcy kilowoltów napięcia szyny prądu stałego przez dłuższy czas po odłączeniu obciążenia. Ciągłe obciążenie w połączeniu ze zmianami temperatury i wilgotnym środowiskiem powoduje powolne starzenie się elektrochemiczne izolacji wewnętrznej, stopniowo osłabiając jej wydajność. Jako główny element przełączania obwodów-wysokiego napięcia, otaczająca rama izolacyjna i przegrody AgNi Bi-metal Electrical Silver Contact są stale narażone na zniekształcone pole elektryczne. Nagromadzenie ładunku przestrzennego przyspiesza uszkodzenie łańcuchów molekularnych materiałów polimerowych wokół styków. Chociaż rezystancja izolacji może nie ulegać znaczącym wahaniom na wczesnych etapach, wewnętrzna wytrzymałość dielektryka na przebicie stale maleje.

Mechanizmy starzenia się izolacji w polach elektrycznych prądu stałego i przemiennego są zasadniczo różne. W warunkach pracy prądu przemiennego pole elektryczne odwraca się wielokrotnie, co utrudnia utrzymanie stabilności ładunku wewnątrz dielektryka. Z drugiej strony polaryzacja prądu stałego powoduje ciągłe wstrzykiwanie ładunku do płytkiej warstwy izolacyjnej, tworząc lokalne dodatkowe pole elektryczne, które zakłóca rozkład potencjału. Ma to wpływ na wszystkie interfejsy izolacyjne we wnęce przekaźnika, a szczelina utworzona po pęknięciu okrągłego srebrnego nitu bimetalicznego jest obszarem skoncentrowanego pola elektrycznego. Ładunek kosmiczny gromadzi się tutaj szybciej, łatwo wywołując mikropęknięcia na powierzchni materiału izolacyjnego, tworząc nieodłączne defekty wynikające z późniejszej wilgoci i korozji jonowej.

Zmienne środowiska o temperaturze i wilgotności zwiększają tempo starzenia się izolacji poprzez wiele nakładających się efektów. Wysokie temperatury przyspieszają wtryskiwanie ładunku i degradację polimeru, podczas gdy niskie temperatury powodują skurcz, tworząc małe szczeliny w elementach izolacyjnych. Po-długoterminowym użytkowaniu śladowe ilości wilgoci nieuchronnie przedostają się do uszczelnionej wnęki. Wilgoć ulega elektrolizie w polu elektrycznym prądu stałego, wytwarzając jony korozyjne, które w sposób ciągły powodują erozję ceramicznej warstwy uszczelniającej i separatora izolacyjnego. Kiedy pył metalowy pozostaje we wnęce, jony migrują wzdłuż pola elektrycznego, tworząc przewodzące dendryty. Śladowe resztki metalu oderwane od krawędzi bi-srebrnych styków bimetalowych to jedno z głównych źródeł zanieczyszczeń, znacznie zwiększające ryzyko migracji elektrochemicznej i uszkodzenia izolacji.

Istnieją dwa główne słabe punkty w procesie starzenia się izolacji w przekaźniku. Pierwsza to przegroda izolacyjna oddzielająca styki od cewki, w której występuje trwała różnica potencjałów. Jeśli podłoże zawiera polarne małe cząsteczki lub składniki łatwo higroskopijne, proces starzenia zostanie przyspieszony wykładniczo. Drugi to metalizowany interfejs uszczelniający pomiędzy przewodami a wnęką ceramiczną. Szkliste podłoże łatwo wytrąca jony metali alkalicznych, z roku na rok stopniowo zmniejszając wydajność izolacji interfejsu. Nit stykowy z kompozytu bimetalicznego i srebra umieszcza się blisko przegrody, a zniekształcenie pola elektrycznego spowodowane-długoterminowym ładowaniem styków znacznie przyspiesza proces starzenia korozyjnego w tych dwóch słabych obszarach.

Już na etapie produkcji można skutecznie złagodzić problem starzenia się izolacji spowodowany-długotrwałą polaryzacją prądu stałego. Podczas produkcji priorytetowo traktowane są podłoża izolacyjne o niskiej-jonowości i wysokiej-śledzeniu-odporności. Przez cały proces montażu utrzymywana jest ścisła kontrola czystości, aby zredukować pozostałości cząstek metalu. Po głębokim wysuszeniu próżniowym ubytek wypełnia się gazem obojętnym w celu uszczelnienia i izolacji wilgoci. W przypadku projektu styku grubość przegrody izolacyjnej i proces formowania muszą zostać zoptymalizowane, aby dopasować je do charakterystyki rozkładu pola elektrycznego styku wysokoprądowego, redukując punkty koncentracji pola elektrycznego i minimalizując gromadzenie się ładunku przestrzennego u źródła.

Podczas obsługi i konserwacji systemu nie można bezpośrednio wykryć mikroskopijnego stanu wewnętrznej izolacji przekaźnika. Jednakże długoterminowe-monitorowanie danych można wykorzystać do przewidywania ryzyka awarii izolacji. Kluczowe znaczenie ma regularne zbieranie całkowitej rezystancji izolacji i śledzenie jej trendów, przy jednoczesnym monitorowaniu nieprawidłowych sygnałów alarmowych z urządzeń monitorujących stan izolacji systemu. Uszkodzenie przekaźników-wysokonapięciowych poddanych-długoterminowemu polaryzacji DC jest błędem mikro-skumulowanym; prawdopodobieństwo uszkodzenia izolacji systematycznie wzrasta w miarę zbliżania się okresu użytkowania przekaźnika. Łącząc cykl zużycia precyzyjnego styku formowanego na zimno z oceną starzenia się izolacji, można dokładniej przewidzieć punkt awarii, zapewniając bezpieczną pracę systemu-wysokiego napięcia.

Biorąc pod uwagę różne czynniki wpływające na starzenie się izolacji,AgNi Bi-metalowy elektryczny srebrny stykprzystosowany do warunków pracy przekaźników-wysokonapięciowego prądu stałego, poddawany jest precyzyjnemu walcowaniu metalurgicznemu i modyfikacji powierzchni. Zmniejsza to ilość metalowych resztek generowanych przez wyładowania stykowe, osłabia źródło korozji elektrochemicznej wewnątrz wnęki i, w połączeniu z dokładnością wymiarową dostosowaną do warunków pracy, skutecznie łagodzi tempo starzenia otaczającego medium izolacyjnego, wydłużając ogólną żywotność-przekaźnika wysokiego napięcia, jednocześnie równoważąc stabilność przewodności i długoterminową-niezawodność.

Jeśli masz niestandardowy wybór lub potrzebujesz hurtowego zakupu nitów kombinowanych ze stopu elektrycznego ze srebrem i miedzią, prosimy o kontakt z naszym zespołem inżynierów w celu uzyskania kompletnych rozwiązań i przykładowych ofert.